《物理化学1.2章答案》由会员分享，可在线阅读，更多相关《物理化学1.2章答案（41页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一章 气体 pVT性质1-1 物质的体膨胀系数V与等温压缩系数T的定义如下：11TTpVpVVTVV试导出理想气体的V、T与压力、温度的关系？解：对于理想气体， pV=nRT 111)/(11T TVVpnRVTpnRTVTVVppV1211)/(11ppV VpnRT VppnRT VpV VTTT1-2 气柜内有 121.6kPa、27的氯乙烯（ C2H3Cl）气体 300m3，若以每小时90kg 的流量输往使用车间，试问贮存的气体能用多少小时？解：设氯乙烯为理想气体，气柜内氯乙烯的物质的量为molRTpVn623.1461815.300314.8300106.1213每小时90kg的流
2、量折合p摩尔数为133 153.144145.621090109032hmolMvClHCn/v= （14618.6231441.153）=10.144 小时1-3 0 、101.325kPa 的条件常称为气体的标准状况。试求甲烷在标准状况下的密度。解：33 714.015.273314.81016101325444mkgMRTpMVn CHCHCH1-4 一抽成真空的球形容器， 质量为 25.0000g。充以 4水之后，总质量为 125.0000g。若改用充以25、13.33kPa 的某碳氢化合物气体，则总质量为25.0163g。试估算该气体的摩尔质量。解：先求容器的容积33)(0000.1
3、0010000.100000.250000.1252cmcmVlOHn=m/M=pV/RT molgpVRTmM31.30 1013330)0000.250163.25(15.298314.841-5 两个体积均为 V的玻璃球泡之间用细管连接，泡内密封着标准状况条件下的空气。若将其中一个球加热到100，另一个球则维持 0，忽略连接管中气体体积，试求该容器内空气的压力。解：方法一：在题目所给出的条件下，气体的量不变。并且设玻璃泡的体积不随温度而变化，则始态为)/(2,2, 1iiiiRTVpnnn终态（f ）时ffffffffffTTTTRVpTVTVRpnnn,2,1, 1,2,2,1,2,1
4、kPaTTTTTpTTTTVRnpffffiifffff00.117)15.27315.373(15.27315.27315.373325.10122,2, 1,2,1,2,1,2,11-6 0时氯甲烷（ CH3Cl）气体的密度随压力的变化如下。试作/p p 图，用外推法求氯甲烷的相对分子质量。P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 /（gdm-3）2.3074 1.5263 1.1401 0.75713 0.56660 解：将数据处理如下：P/kPa 101.325 67.550 50.663 33.775 25.331 (/p)/（gdm-3kP
5、a）0.02277 0.02260 0.02250 0.02242 0.02237 作(/p) 对 p 图0.02220.02230.02240.02250.02260.02270.02280.0229020406080100120p/p /p线性 ( /p)当 p0 时，(/p)=0.02225 ，则氯甲烷的相对分子质量为1 0529.5015.273314.802225.0/molgRTpMp1-7 今有 20的乙烷 -丁烷混合气体，充入一抽真空的200 cm3容器中，直至压力达101.325kPa，测得容器中混合气体的质量为0.3879g。试求该混合气体中两种组分的摩尔分数及分压力。解：
6、设 A为乙烷， B为丁烷。mol RTpVn008315. 0 15.293314.8102001013256BABBAAyymolgMyMy nmM123.580694.30867.46 008315.03897.01（1）1BAyy（2）联立方程（ 1）与（2）求解得401. 0,599.0BByykPapypkPapypBBAA 69.60325.101599. 063.40325.101401. 01-8 如图所示一带隔板的容器中，两侧分别有同温同压的氢气与氮气，二者均克视为理想气体。H2 3dm3p T N21dm3p T （1）保持容器内温度恒定时抽去隔板，且隔板本身的体积可忽略不
7、计，试求两种气体混合后的压力。（2）隔板抽去前后， H2及 N2的摩尔体积是否相同？（3）隔板抽去后，混合气体中H2及 N2的分压力之比以及它们的分体积各为若干？解： （1）抽隔板前两侧压力均为p，温度均为 T。pdmRTnpdmRTnpNNHH33132222（1）得：223NHnn而抽去隔板后，体积为4dm3，温度为，所以压力为3331444)3(2222dmRTndmRTndmRTnnVnRTpNNNN（2）比较式（1） 、 （2） ，可见抽去隔板后两种气体混合后的压力仍为p。（2）抽隔板前，H2的摩尔体积为pRTVHm/2,，N2的摩尔体积pRTVNm/2,抽去隔板后222222222
8、23n3/)3(/H,NNNNNNmNHmHnpRTnpRTnpRTnnpnRTVnVnV总所以有pRTVHm/2,，pRTVNm/2,可见，隔板抽去前后， H2及 N2的摩尔体积相同。（3） 41,43 3322222NNNNHynnnyppypppypNNHH41;432222所以有1:3 41: 43:22ppppNH3314 4134432222dmVyVdmVyVNNHH1-9 氯乙烯、氯化氢及乙烯构成的混合气体中，各组分的摩尔分数分别为 0.89 、0.09 和 0.02。于恒定压力101.325kPa 条件下，用水吸收掉其中的氯化氢，所得混合气体中增加了分压力为2.670 kPa
9、的水蒸气。试求洗涤后的混合气体中C2H3Cl 及 C2H4的分压力。解：洗涤后的总压为101.325kPa，所以有kPappHCClHC655.98670. 2325.1014232（1）02.0/89.0/ 423242324232HCClHCHCClHCHCClHCnnyypp（2）联立式（ 1）与式（ 2）求解得kPapkPapHCClHC168.2;49.9642321-10 室温下一高压釜内有常压的空气。为进行实验时确保安全，采用同样温度的纯氮进行臵换， 步骤如下向釜内通氮直到4 倍于空气的压力，尔后将釜内混合气体排出直至恢复常压。这种步骤共重复三次。求釜内最后排气至年恢复常压时其中
10、气体含氧的摩尔分数。设空气中氧、氮摩尔分数之比为14。解: 高压釜内有常压的空气的压力为p常，氧的分压为常ppO2.02每次通氮直到 4 倍于空气的压力，即总压为p=4p常，第一次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为常常常常pyppppppyOOOO05. 005.042.0 42. 01 ,1 ,1 ,2222第二次臵换后釜内氧气的摩尔分数及分压为常常常常pyppppppyOOOO405.0405.0405. 02,2,1 ,2,2222所以第三次臵换后釜内氧气的摩尔分数%313.000313. 01605.04)4/05.0(2,3,22 常常pppp yOO1-11 25时饱和了水蒸汽的乙炔
11、气体（即该混合气体中水蒸汽分压力为同温度下水的饱和蒸气压）总压力为138.7kPa，于恒定总压下泠却到10，使部分水蒸气凝结成水。试求每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出水的物质的量。已知25及 10时水的饱和蒸气压分别为 3.17kPa 和 1.23kPa。解：pypBB，故有)/(/BBABABABpppnnyypp所以，每摩尔干乙炔气含有水蒸气的物质的量为进口处：)(02339. 017.37.13817.3222222molppnnHCOHHCOH进进出口处：)(008947.01237.138123222222molppnnHCOHHCOH出出每摩尔干乙炔气在该泠却过程中凝结出的水的物
12、质的量为0.02339-0.008974=0.01444 （mol）1-12 有某温度下的 2dm3湿空气，其压力为101.325kPa，相对湿度为 60。设空气中O2和 N2的体积分数分别为0.21 和 0.79，求水蒸气、O2和 N2的分体积。 已知该温度下水的饱和蒸气压为20.55kPa（相对湿度即该温度下水蒸气分压与水的饱和蒸气压之比）。解：水蒸气分压水的饱和蒸气压0.6020.55kPa0.6012.33 kPa O2分压（ 101.325-12.33 ）0.2118.69kPa N2分压（ 101.325-12.33 ）0.7970.31kPa 33688.02325.10169.
13、18222dmVpp VyVOOO33878.12325.10131.70222dmVpp VyVNNN32434.02325.10133.12222dmVpp VyVOHOHOH1-13 一密闭刚性容器中充满了空气，并有少量的水，当容器于300K 条件下达到平衡时，器内压力为101.325kPa。若把该容器移至373.15K 的沸水中，试求容器中达到新的平衡时应有的压力。设容器中始终有水存在，且可忽略水的体积变化。300K 时水的饱和蒸气压为 3.567kPa。解：300K时容器中空气的分压为k P ak P ak P ap758.97567.3325.101空373.15K 时容器中空气的
14、分压为)(534.121758.9730015.373 30015.373kPapp空空373.15K 时容器中水的分压为OHp2101.325kPa 所以 373.15K 时容器内的总压为p=空p+OHp2121.534+101.325=222.859 （kPa）1-14 CO2气体在 40时的摩尔体积为0.381dm3mol-1。设 CO 2为范德华气体，试求其压力，并与实验值5066.3kPa作比较。解：查表附录七得CO2气体的范德华常数为a=0.3640Pam6mol-2；b=0.426710-4m3mol-15187.7kPa51876752507561769523625075611
15、00.338332603.5291)10381.0(3640.0104267.010381.015.313314.8 )(3-23432PaVa bVRTpmm相对误差 E=5187.7-5066.3/5066.3=2.4% 1-15 今有 0、40530kPa的氮气体，分别用理想气体状态方程及范德华方程计算其摩尔体积。其实验值为70.3cm3mol-1。解：用理想气体状态方程计算如下：1313031.56000056031.04053000015.273314. 8/molcmmolmpRTVm将范德华方程整理成0/)/()/(23pabVpaVpRTbVmmm(a) 查附录七， 得 a=1
16、.40810-1Pam6mol-2，b=0.391310-4m3mol-1这些数据代入式（ a） ，可整理得0100 .1)/(100.3)/(109516.0)/(131392134133molmVmolmVmolmVmmm解此三次方程得Vm=73.1 cm3mol-11-16 函数 1/（1-x）在-1x1 区间内可用下述幂级数表示：1/（1-x）=1+x+x2+x3+先将范德华方程整理成2/11mmmVaVbVRTp再用述幂级数展开式来求证范德华气体的第二、第三维里系数分别为B（T）=b-a（RT）C=（T）=b2解：1/（1-b/ Vm）=1+ b/ Vm+（b/ Vm）2+将上式取前三项代入范德华方程得322222 1mmmmmmmVRTbVaRTbVRTVaVbVbVRTp而维里方程（ 1.4.4）也可以整理成32 mmmVRTCVRTBVRTp根据左边压力相等，右边对应项也相等，得B（T）=b
